JPS60185066A - ソ−ラ−ヒ−トポンプ給湯装置 - Google Patents

ソ−ラ−ヒ−トポンプ給湯装置

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Publication number
JPS60185066A
JPS60185066A JP59038384A JP3838484A JPS60185066A JP S60185066 A JPS60185066 A JP S60185066A JP 59038384 A JP59038384 A JP 59038384A JP 3838484 A JP3838484 A JP 3838484A JP S60185066 A JPS60185066 A JP S60185066A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solar heat
heat
evaporator
solar
temperature
Prior art date
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Pending
Application number
JP59038384A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuo Otsuka
大塚 信夫
Hideo Igarashi
英雄 五十嵐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SYST HOOMUZU KK
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
SYST HOOMUZU KK
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by SYST HOOMUZU KK, Mitsubishi Electric Corp filed Critical SYST HOOMUZU KK
Priority to JP59038384A priority Critical patent/JPS60185066A/ja
Publication of JPS60185066A publication Critical patent/JPS60185066A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B5/00Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
    • F25B5/02Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in parallel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/02Domestic hot-water supply systems using heat pumps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は晴天時は太陽熱を、天候の悪い時は外気熱を
熱ali+にして運転される′Jv、%用のソーラーヒ
ートポンプ給湯装置に関するものである。
〔従来技術〕
従来いわゆる貯湯4Wをイ」する給湯装置前には各秒の
タイプがあり実用化されていた。その制御方法は熱踪の
It!11類により異なり2例えはガスや灯油全燃料と
するものでは湯LA k (hA IJIセンサーで検
知しいつでもM適な温IA[になるようfljl、l側
jしていた。また′1B気を使用するタイプでは料金の
安い深夜電力を利用するのが一般的でタイマーで深伎′
電力時間帯のみヒーターに辿化し、かつl!1♂、1ケ
センサーで水ね全tlil制御していた。さらに最近で
は成績係数(Cop)が1より大きいヒートポンプ装置
icf 金柑いた給湯装拗′も実用化されており、この
場合*〕LIJの′磁力を使うものと深夜′電力を使う
ものとかある。
ガスや灯油・晋辿′4L力を使用するものは陽の1vl
用により湯温が下がれは自動的に沸き上けるため1日中
いつでも湯’fz(史うことかできる。また深夜’(j
x。
力を使用するものも給湯負衛のない夜中の時間イ1)に
沸き上げておくため朝から晩にかけて発生する給湯負荷
をまかなうことかできる。しかしこれらの装置Lqはい
ずれも負荷のない夜中にも湯を貯えておくか加熱してい
るので貯湯槽からの放熱損失が大きい欠点がめった。
さらに最近ではヒートポンプ装置のCoPを一層向上さ
せ、省エネルギー連転を実現するため太陽熱を利用しに
ヒートポンプ給湯装置が笑用化されようとしている。第
1図から第3図に冷凍回路中に直接太陽熱コレクターを
挿入した各椋のソーラーヒートポンプ給湯装置を示す。
8g1は例えは実開昭56−141972号公報に示さ
れた冷暖房装置を給湯装置にi?tきかえた回路図であ
り図(1)は圧称機、(2)は凝縮器、(3)は膨張弁
、(41はフィンアンドチューブ式の蒸発器でこれらが
環状に結はれて主冷凍回路kMQ成している。(5)は
上記蒸発器(4)と並列に設けられた図示していないが
外箱、透明カバー、断熱材、集熱板などで構成された太
1湯熱コレクター、(6)はこの太陽熱コレクター(5
)の入口に設けられた′電磁弁1.+71は上記蒸発器
(4)の入口に設けられた電磁弁2.(81は蒸発器(
4)に送風するファン、(9)は上記凝縮器(2)が下
部に挿入された給湯用の貯湯槽、α0はこの貯湯槽(9
)の湯度全検出フーる水温サーモ、01)は上記太陽熱
コレクター(5)に設けられた日射量を直接検出する日
射センサーまたは日射の強さ全温度に置きかえた渦層セ
ンザーなどからなるモード切換センサーである。
次に動作について説明する。まずモード切換センサー任
1)により日射量を検出し日射が弱い時はファン+81
′ff:運転し電磁弁2(71を開は蒸発器(4)が外
気から熱をくみあける熱交換器として使われ1日射量強
い時は*:磁弁1(6)を開は太陽熱コレクター(5)
が太陽熱全くみあける熱交換器として使われる、圧縮機
fi+から吐出された高渦烏圧の冷媒ガスは凝縮器(2
)へ送られ、ここで液化し凝縮潜熱を貯湯槽(9)の水
へ放出し水需ヲ高める。欧化した冷媒は膨張弁(3)で
減圧され低温低圧となり太陽熱コレクター(5)または
蒸発器(41へ流れる。
外気を熱源とする場合と、太陽熱を熱源とする場合では
蒸発lhA度が異なり外気熱オリ用の場合は蒸発温度は
外気温より十朋近く低く、太陽熱利用の場合はコレクタ
ーの性1jljにもよるが外気温程度か外気温を数度〜
士数度上回る温度となる。したかって太陽熱を利用した
場合の方が、蒸発温度と凝紺1渦度の差が縮まり同じ熱
量をイ4するために消費される圧線1.V(+)の’[
1,気入力は小さくなりヒートポンプのCOPは向上し
省エネルギー運転となる。太陽熱コレクター(5)韮た
は蒸発器(4)で蒸発しlこ冷媒カスは再び圧縮機+1
1へ戻る。貯湯槽(9)の水幅が尚まり水幅サーモ(1
01で検出しん温度か設定値に達すると圧縮機(1)全
停止する。
第2図は例え&i実開昭56−”141973 号公報
に示された冷暖房装置を給湯装置に置きかえた回路図で
あり太陽熱コレクター(5)と蒸発器(4)が冷凍回路
上で直列に接続され、蒸発器(41にはバイパス回路が
設けられそこに′電磁弁3(12が設置されている。
11H天時は′r43.9i弁30り奮開け、冷媒全太
陽熱コレクター(5)から′電磁弁3鰺を辿し圧ボ積イ
幾F11に直]及民丁。
日射が弱い時は1ij、磁弁3f121を閉じ、太陽熱
コレクター(5)と蒸発器(4)に直列に冷媒を流し、
太陽熱コレクター(5)で若干の太陽熱を、蒸発器(4
)で外気熱全集熱する。なお太陽熱コレクター(5)と
蒸発器(4)の直列接続は逆であってもよい。
第3図は太陽熱と外気熱ft1台のコレクターで集熱す
るようにした装置で、太陽熱コレクター(5)内には太
陽熱、外気熱集熱兼用の蒸発器+41とファン(8)が
組み込まれている。晴天時はファン+81 ′?を停止
し太陽熱を1日射の弱い時はファン(81f 4転し外
気熱を集熱する。
以上のソーラーヒートポンプ給湯装置においては冬期の
蒸発器(4)の霜取りのための回路は省略しである。ま
た太陽熱利用の時と外気熱利用の時の蒸発温度を大きく
変えるために、圧縮機(lllrインバータ等により回
転数制御し能力を可変してやることも必要である。
なお、貯湯槽(9)の水温は凝縮器(2)が槽下部に設
置されているため水の自然対流により攪はんされながら
沸上っていくが、凝縮器(2)全貯湯槽(9)の外部に
設は両者を小形の温水循環ポンプで結び強制循環方式に
より槽内水を攪はんしながら沸き上けることも可能であ
る。
第4図は晴天日の日射パターンと日本の一般家挺におけ
る給湯負荷パターンを示したものである。
給湯負荷としては入浴のための負荷が大きく、夕方から
22時頃までに集中していて1日中の負荷は割合少ない
。ソーラーヒートポンプ装置としては日射のある時はな
るべく太陽熱をオリ用して蒸発温度を高め大きなcop
で運転させることが必要であり、一方季節にあった給湯
熱量全必要な時刻に確保する必要がある。日射のある時
は太陽熱を。
無い時は外気熱金という単純な制御では薄く気まぐれな
日射全相手にするシステムにおいて、 4i(li実に
必要な熱量を得ることはできなかった。
〔発明の概要〕
゛この発明は太陽熱コレクターと蒸発器の選択。
圧縮機の運転奮うまく時間帯制御することによりヒート
ポンプのC0Piなるべり旨く保ちながら必要な熱量を
確実に得るソーラヒートポンプ装荷ヲ折供すること全目
的としている。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第5
図はソーラーヒートポンプ給湯装置の制御概念を示1−
フローチャートである。なお装置は先にW;1図から第
3図に示したいずれでもよく。
太1υ熱コレクター(5)と外気集熱用の蒸発器(41
で。
日射条件に応じて太陽熱または外気熱をくみ上げ。
貯湯槽(9)内の水?加熱する。装置運転中の凝縮器(
2)における凝縮温度は、貯湯槽(9)の水温より十度
弱高く、水幅の上昇と共に旨くなる。一方一日の各時間
帯における貯湯槽(9)の水湯分布は上記第4図中に示
したように、朝方は前日の残り湯が槽上部にわずか残っ
ているが、はとんどは低錨の給水温度である。なお槽内
の水の流れは下から上へ向うピストン流で湯水の混合は
あまりない。日中。
水温は除々に上昇し夕方入浴の給湯負荷が発生する前に
完全に沸き上げる。この時、圧縮機(1)の運転は日中
に限定する必要・がちり、入浴時や夜中にcopの低い
外気熱源で水温ヲ高めてしまうと。
翌日請人になっても太陽熱全有効に利用できなくなる。
したがって、ソーラーヒートポンプ給湯装置では天候に
関係なく日中のみ圧縮機(1)を運転することが必要で
ある。第5図においてまずステ゛ンプαJで水温サーモ
Q[lによって貯湯槽(9)の水温が沸上げの設定値に
達しているかどうか判断される。
水温が設定値全土回っていなはスタートに戻り。
下まわっていればステップa4に進む。ここで切換スイ
ッチが手動の位置にセラt−gれているならばステップ
鮭へ進み、自動の位置ならはステップ住9へ進ム。ステ
ップ09で切換スイッチか冬期ノ位置にセットサれてい
れはステップ(161へ進み、春〜秋期の位置ならはス
テップ(171へ進む。冬期の場合。
ステップαeでタイマーによって現在の時刻が18時以
降6時までならはスタートへ仄り、6時から9時までな
らはステップQ81へ進む。ステップ0榎では蒸発器(
4)が選択され圧縮機(1)とファン(81を運転し外
気を熱源とした運転が行なわれ再びスタートに戻りステ
ップαりで水温がチェックされる。上記ステップ00で
時刻が9時から18時才でならはステップ鱈へ進み、モ
ード切換センサーα2によって・目1着自、H−+ノー
−1’−+1ii4−用J−第11−)“11−−1≧
、11WlノCフ’z’lA+4r5.ぜ1,1「舛な
われる。この判断方法には日射センサーによるもの、太
陽熱コレクター(5)内の集熱板温度によるものなとが
ちり9日射が十分あるかどうか判断される。低日射の場
合は上記ステップ錦へ進み、高日射の場合はステップ(
2)へ進む。
ステップ(21では太陽熱コレクター(5)か選択され
圧縮機(11を運転し太陽熱を熱源として運転が行なわ
れ再びスタートへ戻る。春〜秋期の場合、ステップ(1
71でタイマーによってもし時刻が16時以降8時まで
ならはスタートへ戻り、8時から16時才でならば上記
ステップ(19へ進む。
第6図は冬期の110天日における各部温度の時間変化
を示したものである。外気温は日の出前に最低値を示し
、13時から14時頃最高値を示1−0朝方の貯湯槽(
9)の水温は前日の夕方から夜にかけて大量に湯が使イ
つれるため低い。圧縮機(11は6時に運転全開始し、
9時」では蒸発器(4)を使用した外気熱源運転時それ
以降は太陽熱コレクター(5)全利用した太陽熱源運転
を行なう。外気熱源運転時、蒸発温度は外気温よりも低
く、かつ外気で晶も低い時間(tFであるが、水温も低
く外気温全わずか上回る温度からスタートするので蒸発
温度と凝縮温度の差〔圧力差〕は小さくヒートポンプは
高いCOPで運転される。9時以降の太陽熱源運転時は
水温も除々に高蒙り凝縮温度が高くなるが、太陽熱によ
り′A発温度も高まり、外気を熱源とする運転に比べや
はり高いcopで運転される。圧縮〔 機(11の運転時間帯は18時までであるが水温が沸上
けの設定置に這した時点で運転が停止される。
なおヒートポンプの能力は冬期、天候に関係なく18時
までに水温が沸き上るよう設計し′Cおく必要かある。
冬以外の季節では外気温、給水ritA U共に高まり
1湯負荷が少なくなるので、運転時間帯を日射量か多く
外気畠も筒い8時から16時に設定する。それでも冬期
に比べ早い時刻に沸上ってし1つ場合があり1例えは1
2時頃運転が停止してしまうと午後の日射か有効に利用
できなくなるため、夏期は圧縮機(11の回転数全下け
る等して能力を下げ運転時間を伸はり−と一日の平均C
+OFはさらに向上する。
なお上記実施例ではステップHとステップ卸で。
圧縮機(1)を運転する時間帯、詔よび太陽熱源と外気
熱源の選鉱時刻を具体的数値を上げて行なわせていたが
、この時刻は絶対的なものではなく装置全構成する各部
品の能力や設置される地域によって最適な値が在存する
またステップQ41は時刻に関係なく圧縮機(1)を運
転させるための切換スイッチであるが省略することも可
能である。
さらに上記実施例では季節に応じステップ(+9の切換
スイッチを手動で切換えていたが、これは例えば外気温
や給水温度を検出して自動化することも可能である。
また春〜秋期に利用されるステップαηでは圧縮機(1
)の運転時間帯の制御しか行なっていなかったが、冬期
と同様、朝方の貯湯槽(9)水温の低い時間帯に一定時
間外気熱源による運転を行なわせても一日平均のCOP
はさほど低下しない。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、太陽熱コレクターと
蒸発器の2つの蒸発温度レベルの異なる集熱器をもつソ
ーラーヒートポンプ給湯装廿を。
その運転時間”:ik ’C日中に限定し、かつ貯湯槽
水温の低い朝方に−W時間外気熱源運転で運転させ。
それ以降の時間帯は天候に応して太陽熱温または外気熱
′m、運転を行なうよう構成したので9時天日は冒いC
OPで運転でき省工不ルキーが計れ、また冬期給湯負荷
の大きい季節でも夕方までに水渦孕設定値まで沸き上げ
る十分な運転時間かイIII:保され、かつ高copも
得られる効果があり、また運転が日中に限定されている
ため夜間の貯湯槽からの熱損失も少なくなるという効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図からm3図は従来およびこの発明の実施例會示す
ソーラーヒートポンプ給湯装置の回路図。 第4図は日射および給湯負荷のパターンを示す説(1)
は圧胴1・1(幾、(2)は嵯動器、(3)は膨張弁、
(41は蒸も!3已 を9冒−) −4−1IJt g
+h 11 /力 A!−IQIL奇1fンブLオ別な
お1図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人大岩増雄 第1層 1 2 図 第3図 第4図 第6図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)圧縮機と外気熱吸収用蒸発器と太陽熱吸収用太陽
    熱コレクターと凝縮器と膨張手段と全備えた冷凍サイク
    ルにより貯湯槽の水を加熱するソーラーヒートポンプ給
    湯装置において、上記蒸発器は朝方の一定時間と日中の
    曇雨天時に、太陽熱コレクターは日中の晴天時にそれぞ
    れ選択的に利用するとともに、上記圧縮機を一日のうち
    の予め定められた時間帯のみ運転する制御器を備え、上
    記凝縮器を上記貯湯槽の下部に配設したことを特徴とす
    るソーラーヒートポンプ給湯装置。
  2. (2)蒸発器を、冬期のみ朝方の一定時間と日中の曇雨
    天時に選択的に利用したCとを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載のソーラーヒートポンプ給湯装置。
JP59038384A 1984-02-29 1984-02-29 ソ−ラ−ヒ−トポンプ給湯装置 Pending JPS60185066A (ja)

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JP59038384A JPS60185066A (ja) 1984-02-29 1984-02-29 ソ−ラ−ヒ−トポンプ給湯装置

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JPS60185066A true JPS60185066A (ja) 1985-09-20

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JP59038384A Pending JPS60185066A (ja) 1984-02-29 1984-02-29 ソ−ラ−ヒ−トポンプ給湯装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104566966A (zh) * 2013-10-15 2015-04-29 珠海兴业绿色建筑科技有限公司 热管辅助式太阳能热泵系统

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5332942A (en) * 1976-09-03 1978-03-28 Thermotropic Int Sa Heat recovery system
JPS56149561A (en) * 1980-04-22 1981-11-19 Hitachi Ltd Heat pump type room airconditioner

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